Метилирование аргининов гистонов
Понимание важной роли метилирования аргининов гистонов в контроле транскрипции пришло после идентификации CARM1 , фермента, который может метилировать аргинины в НЗ in vitro ( Chen et al., 1999 ). In vivo метилирование аргининов было впоследствии продемонстрировано в экспериментах с использованием антител, специфичных к сайтам метилированных аргининов ( Strahl et al., 2001 ; Wang et al., 2001 ; Bauer et al., 2002 ).
Участие метилирования аргининов предполагают как в позитивной, так и в негативной регуляции транскрипции. Две метилтрансферазы, PRMT1 (protein arginine methyl-transferse) и PRMT4/CARM1 , были связаны с активацией транскрипции. PRMT1 обладает способностью метилировать H4R3 ( Strahl et al., 2001 ; Wang et al., 2001 ), тогда как PRMT4/CARM1 может катализировать метилирование H3R2, H3R17 и H3R26 ( Schurter et al., 2001 ; Bauer et al., 2002 ). Специфические транскрипционные факторы ( NR , p53 , YY1 , NFKB ) рекрутируют эти ферменты к специфическим промоторам, где они активируют транскрипцию. Напротив, PRMT5 (которая может метилировать H3R8 и H4R3) действует как репрессор многочисленных генов, в том числе некоторых генов, регулируемых MYC ( Fabbrizio et al., 2002 ; Pal et al., 2003 ).
Большинство наших сведений о метилировании аргининов мы получаем при анализе эстрогенного сигнального пути, регулирующего ген pS2 . ChIPs показали, что вслед за стимуляцией этого гена эстрогеном происходит сложная и цикличная последовательность событий. Сначала, в течение ближайших после стимула минут, рецептор эстрогена рекрутируется к промотору pS2 и приносит с собой много белковых комплексов и энзимов, которые модифицируют гистоны ( Metivier et al., 2003 ). Важным здесь оказывается рекрутирование CARM1 и PRMT1 , которые могут метилировать аргининовые остатки гистонов НЗ и Н4 ( Ma et al., 2001 ; Bauer et al., 2002 ). Это метилирование выявляется очень скоро после прибытия энзимов и совпадает с появлением активной RNA pol II на промоторе. Удивительно однако, что уже спустя минуты после этих событий метилирование по аргининам больше не обнаруживается специфическими антителами, a RNA pol II исчезает. Вскоре после этого метилирование аргининов и RNA pol II появляются вновь ( Metivier et al., 2003 ; Cuthbert et al., 2004 ; Wang et al., 2004 ). Причины этих циклических событий неизвестны. Одна из возможностей заключается в том, что они представляют собой механизм быстрого отключения транскрипции, если эстрогеновый сигнал исчезает.
Эксперименты, проделанные на реконструированных хроматиновых матрицах, помогли установить прямую роль метилирования аргининов в экспрессии генов. Анализ опосредованной р53 активации транскрипции in vitro показал, что имеет место синергизм между метилированием, обусловленным PRMT1 и CARM1 , и ацетилированием с помощью СВР/р300 ( An et al., 2004 ). Более того, эти тесты подтвердили наблюдения, сделанные in vitro на гене pS2, согласно которым во время активации имеет место специфический порядок событий, в ходе которых необходима последовательная активность PRMT1, СВР/р300 и CARM1 ( Metivier et al., 2003 ).
С учетом того, что метилирование аргининов представляет собой такой динамический процесс, были описаны несколько способов, которыми контролируется эффективность метилтрансферазы аргининов. Во-первых, взаимодействие этого фермента с другим белком может контролировать его субстратную специфичность. Во-вторых, имеется возможность конкуренции между энзимами за данный аргининовый субстрат. И PRMT1 , и PRMT5 могут метилировать H4-R3, но первый фермент является активатором, а второй - репрессором транскрипции. Третий уровень регулирования метильного состояния может осуществляться деметилированием аргининов. Такая активность все еще не была выделена, но имеются четкие свидетельства быстрого исчезновения метильных групп из аргининов, что делает такую активность весьма привлекательной возможностью ( Zhang and Reinberg, 2001 ; Lee D.Y. et al., 2005 ; Wysocka et al., 2006a ).
Смотрите также:
